输灰管道的磨损分析及改进

王丽 高亚宁 王军锋

摘 要：如今随着钻井技术的不断发展，钻井业务也不断扩大，固井业务也快速的发展，固井所需的水泥及添加剂也日益增多。而干混站，采用的是气力输送装置，在移送中的粒子与管壁之间就产生了碰撞和撞击，导致输灰管道磨损严重，管线磨损受很多原因及各种因素的影响，再加上每年的配灰总量高达几万吨左右，生产任务比较重，必须确保设备完好，保证生产的顺利进行，采取适当的措施解决或缓解管线的磨损是很有必要的。

关键词：输灰管线;磨损;影响及措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.073

0 引言

长庆固井公司第三固井工程项目部靖边干混中心，为第三固井工程项目部提供大部分固井所需水泥。由于第三固井工程项目部，主要服务的是气井市场，主要有常规井、水平井、定向井以及和道达尔、壳牌等公司合作的重点井等。气井地层复杂多样，固井要求也相对较高，特别固井水泥的用量也相当大，因此，干混中心的配灰量也相对比较繁重，对工艺管道的损耗也比较严重，特别是输灰管道的磨损相当严重。

1 背景

靖边干混中心工艺管道主要分为输灰管道、供气管道和排气管道，并分别用绿色、红色和黄色区分，通过日常使用发现，其中最容易磨损的是输灰管道。管道的磨损，尤其是输灰管道的磨损，会导致停工，维修管道，严重影响工作效率，使工作处于停顿状态。磨损是不可避免的，磨损部位泄漏的物料不仅影响设备工作，而且还会污染环境，破坏整个系统的气密性，因此，有必要了解并掌握磨损的原因，合理进行参数选择和结构的改进，并对易磨损部位定期检查和维护，使输送设备的性能得到最好发挥并具有最长的使用寿命。

一般井深3500米的預探井完井，领浆30t，中浆13t，尾浆26t，反挤领浆24t，反挤尾浆13t，一口井总共需要配水泥106t。而与道达尔、壳牌合作的重点井完井，每口井领浆需90t，尾浆24t，合计104t。这些水泥，都得经过干混中心的输灰管道运输配制，可见对管道的损耗是比较严重的。

2 输灰管道损坏的原因分析

2.1 主要原因

（1）物料与管道摩擦产生的磨损：工艺管道在使用中磨损严重，产生磨损的原因是，气力输送过程中，由于物料和设备管道的内壁有接触式的相对运动而产生摩擦，会使管道内壁产生摩擦。物料的粒度、密度及硬度越大，对管道磨损越严重;气流速度越高，弯管曲率半径越小，磨损也越严重。

（2）物料与管道表面撞击产生的磨损：物料在非直管道内运输时，会有一部分的物料直接撞击在管道内壁上，使表面的组织产生局部破损和脱离。

（3）管道内壁刮痕磨损：由于物料深入表面，产生局部剥离。

2.2 其它原因

（1）工作量大：随着固井业务的发展，对固井水泥的需求量越来越大，干混中心每日配灰量非常巨大。根据干混中心的配灰日志记录，每月配灰量3500吨左右，日平均配灰100多吨，日配灰峰值可达360多吨，月配灰最高达5360吨。水泥在管道内运输时，会摩擦内管壁，造成内管壁损伤，并且主要配灰管道，每日走灰量巨大，损耗程度也相对较大。

（2）管线焊接点易损坏：管线焊接处，焊接不均匀，存在细小的气孔，在长期高压气流的作用下，粒子深入表面，产生局部的剥离，经常导致焊缝裂开小口，水泥迸出，污染环境，影响继续配灰，需停工处理。

（3）连接扫线的管线易刺漏：当配灰转罐路径较远时或天气潮湿时，容易发生水泥堵塞在管线中，需要配合扫线，扫通管线，便于水泥输送。而扫线时，该部位气流速度特别大，撞击和摩擦的能量就越大，会加大对该部位管线的磨损。

3 输灰管道磨损的影响因素

（1）输送气流影响：输送时气流速度对管壁磨损的影响最大，在我们日常工作中合理选择气流速度是保证系统正常工作的关键。

（2）撞击角的影响：撞击主要发生在弯道处，由于突然改变气流方向，物料会直接撞击管壁，造成磨损。著名的mason弯管磨损试验表明，当入射角分别为22°、45°和75°～85°时，磨损部位通常发生在弯道的外侧、内侧和外侧。

（3）输送物料的物性的影响：物料的物性对管道的磨损也有影响，主要表现形式有：物料颗粒越大、硬度越大、物料颗粒表面棱角尖锐，磨损量加剧，物料浓度增加，磨损量加剧。

（4）弯管的结构及形状对磨损也有一定的影响。

4 防止输灰管道磨损的措施及管道的改进

（1）弯管是最容易磨损的地方，所以弯管部分可以选用耐磨材料制造，或者填充耐磨材料。利用金属陶瓷复合材料制造弯头可以有效地减少弯头的磨损，经工业运行证实：其耐磨寿命是淬火钢的十倍甚至几十倍，而且内表面光滑，运行阻力小。另外，将磨损显著的弯头外侧附加易更换的衬板，或者把弯头易磨损的部位加厚。并在弯头两端焊接法兰盘，方便随时更换。

（2）在输送过程中，采用三通减少管道的磨损。

5 结论

在整个输送系统中，输灰管道的磨损问题影响着系统的正常运行，我们要善于观察、总结实际工作中出现的问题，然后思考解决办法、优化设计，将系统运行中出现故障的可能性降到最低，确保生产的顺利进行。

参考文献：

[1]杨伦.气力输送工程[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]刘朝儒，清华大学工程图及计算机辅助设计教研室.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2006.